機(jī)械裝備制造設(shè)計第1章

第一章

緒論第一節(jié)機(jī)械制造業(yè)概述第二節(jié)機(jī)械制造裝備的設(shè)計要求第三節(jié)機(jī)械制造裝備的分類第四節(jié)機(jī)械制造裝備設(shè)計方法第五節(jié)機(jī)械制造裝備設(shè)計評價方法1.1機(jī)械制造業(yè)概述一些基本概念狹義和廣義的制造制作/加工零件從市場分析到回收的產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)生產(chǎn)活動制造系統(tǒng)跟制造過程相關(guān)的軟硬件和人組成的物質(zhì)I/O系統(tǒng)制造業(yè)將制造資源通過制造技術(shù)和過程轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的行業(yè)產(chǎn)品生命周期中價值分配的“U”型規(guī)律兩頭附加值高，加工附加值較低知識產(chǎn)權(quán)2第一章緒論1.1機(jī)械制造業(yè)概述重要性財富的根本來源代表國家生產(chǎn)能力和技術(shù)水平提供現(xiàn)代化裝備國家安全發(fā)展歷程單件大量——FORD精益生產(chǎn)CIMS批量定制敏捷制造3第一章緒論1.1機(jī)械制造業(yè)概述幾種相關(guān)的生產(chǎn)模式特點單機(jī)模式加工裝備柔性好自動化程度低生產(chǎn)效率低質(zhì)量一致性差成本低適合單件小批量生產(chǎn)4第一章緒論1.1機(jī)械制造業(yè)概述幾種相關(guān)的生產(chǎn)模式特點大規(guī)模生產(chǎn)模式剛性自動化自動化程度高生產(chǎn)效率高質(zhì)量一致性好大投資，批量小了賠錢；改換產(chǎn)品線成本高適合大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品需要攤薄設(shè)備成本5第一章緒論1.1機(jī)械制造業(yè)概述幾種相關(guān)的生產(chǎn)模式特點柔性制造系統(tǒng)模式（CNC+自動上下料，單機(jī)生產(chǎn)的升級）柔性好自動化程度高生產(chǎn)效率高質(zhì)量一致性高一次性資金投入大，產(chǎn)品改換成本較低適合多品種零件小批量生產(chǎn)6第一章緒論1.1機(jī)械制造業(yè)概述幾種相關(guān)的生產(chǎn)模式特點可重構(gòu)制造系統(tǒng)（大規(guī)模制造系統(tǒng)的柔性化）柔性高自動化程度高生產(chǎn)率介于柔性系統(tǒng)與剛性自動化之間一次性資金投入較大，重構(gòu)資金不大主要為了適應(yīng)中大批量生產(chǎn)；進(jìn)行小批量生產(chǎn)時就是柔性制造系統(tǒng)從根本上說，可重構(gòu)制造模式是一種概念，與柔性系統(tǒng)的界限比較模糊7第一章緒論1.1機(jī)械制造業(yè)概述發(fā)展趨勢（特點）國際化市場和營銷，設(shè)計開發(fā)，制造企業(yè)和資源敏捷化比誰更快；比柔性、重組能力和快速集成設(shè)計和制造網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化管理、網(wǎng)絡(luò)化制造、網(wǎng)絡(luò)化營銷虛擬化虛擬制造智能化人機(jī)協(xié)作，讓機(jī)器部分取代人的腦力勞動綠色化環(huán)保，資源利用率高8第一章緒論機(jī)械制造裝備機(jī)械制造裝備是確保機(jī)械制造過程中的各種加工工藝的實施、優(yōu)化并使被加工對象達(dá)到預(yù)期功能和質(zhì)量要求的裝備統(tǒng)稱第一章緒論1.2機(jī)械制造裝備設(shè)計要求P10-12機(jī)械制造裝備設(shè)計工作是設(shè)計人員根據(jù)市場需求所進(jìn)行的構(gòu)思、計算、試驗、選擇方案、確定尺寸、繪制圖樣及編制設(shè)計文件等一些列創(chuàng)造性活動的總稱，其目的是為新裝備的生產(chǎn)、使用和維護(hù)提供完整的信息。（一）功能需求（二）精密化（三）柔性自動化（四）機(jī)電一體化（五）結(jié)構(gòu)模塊化（六）裝備與技術(shù)配套化（七）符合工業(yè)工程要求（八）符合綠色工程要求第一章緒論1.2.1機(jī)械制造裝備設(shè)計的功能需求精度需求加工精度是指加工后零件對理想尺寸、形狀和位置的符合程度，一般包括尺寸精度、表面形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度等。滿足加工精度方面的要求應(yīng)是機(jī)械制造裝備最基本的要求。影響機(jī)械制造裝備加工精度的因素很多，與機(jī)械制造裝備本身有關(guān)的因素有其幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度和低速運動平穩(wěn)性等。11第一章緒論1.2.1機(jī)械制造裝備設(shè)計的功能需求強(qiáng)度、剛度和抗振性方面的要求為了提高加工效率，切削速度越來越高，切削力越來越大，機(jī)械制造裝備應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗振性。提高強(qiáng)度、剛度和抗振性不能一味地加大制造裝備零部件的尺寸和重量。應(yīng)利用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料，對主要零件和整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，在不增加或少增加重量的前提下，使裝備的強(qiáng)度、剛度和抗振性滿足規(guī)定的要求。12第一章緒論1.2.1機(jī)械制造裝備設(shè)計的功能需求加工穩(wěn)定性方面的要求機(jī)械制造裝備在使用過程中，受到切削熱、摩擦熱、環(huán)境熱等的影響，會產(chǎn)生熱變形，影響加工性能的穩(wěn)定性。對于自動化程度較高的機(jī)械制造裝備，加工穩(wěn)定性方面的要求尤為重要。提高加工穩(wěn)定性．的措施是減少發(fā)熱量，散熱和隔熱，均熱、熱補(bǔ)償、控制環(huán)境溫度等。13第一章緒論1.2.1機(jī)械制造裝備設(shè)計的功能需求耐用度方面的要求機(jī)械制造裝備經(jīng)過長期使用，因零件磨損、間隙增大，原始工作精度將逐漸喪失。對于加工精度要求很高的機(jī)械制造裝備，耐用度方面的要求尤為重要。提高耐用度應(yīng)從設(shè)計、工藝、材料、熱處理和使用等多方面綜合考慮。從設(shè)計角度，提高耐用度的主要措施包括減少磨損、均勻磨損、磨損補(bǔ)償?shù)取?4第一章緒論1.2.1機(jī)械制造裝備設(shè)計的功能需求技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的要求投入機(jī)械制造裝備上的費用將分?jǐn)偟疆a(chǎn)品成本中去。如產(chǎn)品產(chǎn)量很大，分?jǐn)偟矫總€產(chǎn)品的費用較少。反之，產(chǎn)品的產(chǎn)量較少，甚至是單件，過大地在機(jī)械制造裝備上投資，將大幅度地提高產(chǎn)品的成本，削弱產(chǎn)品的市場競爭力。因此不應(yīng)盲目地追求機(jī)械制造裝備的技術(shù)先進(jìn)程度，無計劃地加大投入，而應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定機(jī)械制造裝備設(shè)計和選購方面的指導(dǎo)方針。15第一章緒論1.2.2精密化隨著市場競爭的國際化，對產(chǎn)品技術(shù)性能的要求越來越苛刻，制造精度的要求越來越高。為提高產(chǎn)品的質(zhì)量，許多工廠還不斷地壓縮工件制造的公差帶，機(jī)械制造裝備的精密化成為普遍發(fā)展的趨勢，從微米級發(fā)展到亞微米級，乃至納米級。采用誤差補(bǔ)償技術(shù)可提高機(jī)械制造裝備自身的精度。誤差補(bǔ)償技術(shù)可以是機(jī)械式的，如采用的校正尺或校正凸輪等。較先進(jìn)的是采用數(shù)字化技術(shù)，將誤差的數(shù)學(xué)模型存人計算機(jī)。在加工時，算出將產(chǎn)生的綜合誤差f，然而由誤差補(bǔ)償裝置按算出的綜合誤差進(jìn)行補(bǔ)償。161.2.3柔性自動化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化是指產(chǎn)品設(shè)計時采用模塊化設(shè)計方法和機(jī)電一體化技術(shù)，只需對結(jié)構(gòu)作少量的重組和修改，或修改軟件，就可以快速地推出滿足市場需求的、具有不同功能的新產(chǎn)品。功能柔性化是指只需進(jìn)行少量的調(diào)整或修改軟件，就可以方便地改變產(chǎn)品或系統(tǒng)的運行功能，以滿足不同的加工需要。數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元或系統(tǒng)具有較高的功能柔性化程度?？梢蕴岣呒庸ば屎蛣趧由a(chǎn)率，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，改善勞動條件等。171.2.4機(jī)電一體化指機(jī)械技術(shù)與微電子、傳感檢測、信息處理、自動控制和電力電子等技術(shù)，按系統(tǒng)工程和整體優(yōu)化的方法，有機(jī)地組成的最佳技術(shù)系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通常是機(jī)械的，用傳感器檢測來自外界和機(jī)器內(nèi)部運行狀態(tài)的信息，由計算機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)控制系統(tǒng)由機(jī)械、液壓、氣動、電氣、電子及它們的混合形式的執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行操作，使系統(tǒng)能自動適應(yīng)外界環(huán)境的變化，機(jī)器始終處于正常的工作狀態(tài)系統(tǒng)功能強(qiáng)、質(zhì)量好和故障率低、節(jié)能和節(jié)材、性能價格比高，具有足夠的“結(jié)構(gòu)柔性”的系統(tǒng)。18機(jī)械制造裝備加工裝備工藝裝備儲運裝備其他裝備刀具夾具量檢具模具金屬切削機(jī)床鍛壓機(jī)床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、齒、螺、拉、特、切斷…鍛、沖、擠、軋1.3機(jī)械制造裝備的分類：倉庫、運輸車輛、傳送帶、機(jī)器人：輔助裝備（清洗機(jī)、測量機(jī)、包裝機(jī)）第一章緒論電、超聲、激光、電子束、離子束、水射流加式制造機(jī)床特種加工機(jī)床1．電加工機(jī)床直接利用電能對工件進(jìn)行加工的機(jī)床，統(tǒng)稱電加工機(jī)床，一般僅指電火花加工機(jī)床、火花線切割機(jī)床和電解加工機(jī)床。20212．超聲波加工機(jī)床利用超聲波能量對材料進(jìn)行機(jī)械加工的設(shè)備稱超聲波加工機(jī)床。22撒3．電子束加工機(jī)床在真空條件下，由陰極發(fā)射出的電子流被帶高電位的陽極吸引，在飛向陽極的過程中，經(jīng)過聚焦、偏轉(zhuǎn)和加速，最后以高速和細(xì)束狀轟擊被加工工件的一定部位，在幾分之一秒內(nèi)，將其百分之九十九以上的能量轉(zhuǎn)化成熱能，使工件上被轟擊的局部材料在瞬間熔化、氣化和蒸發(fā)，以完成工件的加工。電子束加工機(jī)床就是利用電子束的上述特性進(jìn)行加工的裝備。235．離子束加工機(jī)床用這種方法對工件進(jìn)行穿孔、切割、銑削、成像、拋光、蝕刻、清洗、濺射、注入和蒸鍍等，統(tǒng)稱離子束加工。246．水射流加工機(jī)床水射流加工是利用具有很高速度的細(xì)水柱或摻有磨料的細(xì)水柱，沖擊工件的被加工部位，使被加工部位上的材料被剝離。隨著工件與水柱間的相對移動，切割出要求的形狀。常用于切割某些難加工材料，如陶瓷、硬質(zhì)合金、高速鋼、模具鋼、淬火鋼、白口鑄鐵、耐熱合金、復(fù)合材料等。251.4機(jī)械制造裝備設(shè)計方法第一章緒論1.4.1機(jī)械制造裝備新產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計步驟決策階段設(shè)計階段試制階段定型投產(chǎn)市場調(diào)研和預(yù)研技術(shù)調(diào)查可行性分析開發(fā)決策初步設(shè)計技術(shù)設(shè)計工作圖設(shè)計樣機(jī)試制小批試制1.4機(jī)械制造裝備設(shè)計方法第一章緒論1.4.2機(jī)械制造裝備產(chǎn)品設(shè)計類型新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)一種在性能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、原理等某一方面或幾方面有重大變化的產(chǎn)品。變形產(chǎn)品設(shè)計在現(xiàn)有產(chǎn)品的基本工作原理和總體結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上僅僅對部分結(jié)構(gòu)，尺寸或性能參數(shù)進(jìn)行改變而開發(fā)的產(chǎn)品。變形產(chǎn)品的設(shè)計方法主要有系列化產(chǎn)品設(shè)計和模塊化產(chǎn)品設(shè)計兩種。1.4機(jī)械制造裝備設(shè)計方法1.4.3系列化產(chǎn)品設(shè)計從產(chǎn)品的基型出發(fā)，演變出其它型號和規(guī)格的產(chǎn)品，構(gòu)成產(chǎn)品的變形系列的設(shè)計方法。系列化產(chǎn)品設(shè)計的工作要點A.合理選擇與設(shè)計基型產(chǎn)品通常選擇應(yīng)用最廣泛的中檔產(chǎn)品（精心設(shè)計的）B.合理定制產(chǎn)品系列型譜基型系列（縱），變結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展派生（橫）C.采用相似設(shè)計方法提高設(shè)計效率D.零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化與系列化降低成本第一章緒論1.4.4

模塊化產(chǎn)品設(shè)計確定一組具有同一功能和結(jié)合要素、但性能和結(jié)構(gòu)不同且能夠互換的結(jié)構(gòu)或功能單元，形成產(chǎn)品的模塊系統(tǒng)，通過選擇不同的模塊進(jìn)行組合來獲得不同類型的產(chǎn)品。A.模塊化產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)缺點提高設(shè)計效率，滿足需求提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本促進(jìn)產(chǎn)品換代方便維修結(jié)合部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高1.4機(jī)械制造裝備設(shè)計方法第一章緒論大眾只有一款車：高爾夫。拉長就是帕薩特，改名就叫邁騰，減掉一個后座就是CC，再拉長就叫輝騰，拍成方的就是途安，加多三個后座就是夏朗，加高底盤就是途觀，再撐大點就是途銳，拍扁就是尚酷，加個屁股就是速騰，縮短點是POLO。。。1.4.4模塊化產(chǎn)品設(shè)計B.模塊化產(chǎn)品設(shè)計方式橫系列模塊化設(shè)計縱系列模塊化設(shè)計跨系列模塊化設(shè)計1.4機(jī)械制造裝備設(shè)計方法第一章緒論1.4.4模塊化產(chǎn)品設(shè)計C.模塊化的劃分功能模塊結(jié)構(gòu)模塊基礎(chǔ)功能模塊輔助功能模塊特殊功能模塊適應(yīng)功能模塊非模塊化功能模塊部件模塊組件模塊零件模塊大型零件的分段模塊1.4機(jī)械制造裝備設(shè)計方法第一章緒論1.5機(jī)械產(chǎn)品成本構(gòu)成和降低途徑1.5.1產(chǎn)品成本組成產(chǎn)品成本材料成本開發(fā)制造成本單件成本公共成本單件成本公共成本原料、外協(xié)件、外購件費用；保存、運輸….工資、設(shè)備折舊、水電…第一章緒論成本估算方法按重量按材料成本折算相似產(chǎn)品的成本估算用回歸分析估算1.5機(jī)械產(chǎn)品成本構(gòu)成和降低途徑1.5.2產(chǎn)品成本估算方法第一章緒論降低成本途徑優(yōu)選設(shè)計方案降低材料成本零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化、